[發明專利]一種太陽能生物制氫的納米器件

有效

• 申請號: 201310424407.2
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103484364A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 王心心;李舟
• 申請（專利權）人: 國家納米科學中心
• 主分類號: C12M1/40
• 分類號: C12M1/40;C12P3/00
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李婉婉;張苗

1.一種太陽能生物制氫納米器件，其特征在于包括：金屬基板、光致電子供體、取向α-螺旋多肽單分子膜和氫化酶。

2.如權利要求1所述的器件，其特征在于所述光致電子供體與所述取向α-螺旋多肽單分子膜通過自組裝法固定在所述金屬基板的表面，所述氫化酶固定在所述單分子膜的表面。

3.如權利要求1或2所述的器件，其特征在于所述氫化酶通過與所述多肽分子N-末端氨基發生縮合反應固定在所述單分子膜的表面。

4.如權利要求1-3任一項所述的器件，其特征在于所述金屬基板為納米發電機的一個電極。

5.如權利要求4所述的器件，其特征在于所述納米發電機為壓電納米發電機、摩擦電納米發電機或壓電和摩擦電混合納米發電機。

6.如權利要求5所述的器件，其特征在于所述壓電納米發電機包括：高分子聚合物襯底、第一電極、壓電材料層和第二電極。

7.如權利要求6所述的器件，其特征在于所述高分子聚合物襯底為聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚酰亞胺膜。

8.如權利要求6或7所述的器件，其特征在于所述壓電材料層為壓電材料納米線陣列或取向壓電材料薄膜。

9.如權利要求5所述的器件，其特征在于所述壓電納米發電機、摩擦電納米發電機及摩擦電與壓電混合納米發電機中的兩個電極材料均可以相同或不同，并且均選自金、銀、銅和鎳。

10.如權利要求9所述的器件，其特征在于所述兩個電極材料相同，并且均為金。

11.如權利要求1-10任一項所述的器件，其特征在于所述光致電子供體為含有二茂鐵結構的一系列硫醇，結構通式為：n＝2-10。

12.如權利要求1-11任一項所述的器件，其特征在于所述多肽的分子序列為能夠形成α-螺旋結構的一系列氨基酸序列，所述氨基酸數為8-24。

13.如權利要求1-12任一項所述的器件，其特征在于所述氨基酸C-末端接枝有分子末端含有氨基的硫醇、硫醚或二硫醚等有機硫化物。

14.如權利要求1-13任一項所述的器件，其特征在于所述硫醇的通式為n＝2-10，所述硫醚的通式為n＝2-10，所述二硫醚的通式為n＝2-10。

15.如權利要求1-14任一項所述的器件，其特征在于所述氫化酶為唯鐵氫化酶。

16.一種取向α-螺旋多肽單分子膜的制備方法，其特征在于包含以下步驟：將納米發電機的一個金屬電極浸沒在含有α-螺旋多肽分子的成膜溶液中，并在對所述納米發電機施加外界應力使所述電極帶正電的情況下，通過自組裝反應在所述金屬電極表面形成所述單分子膜。

17.如權利要求16所述的方法，其特征在于，所述納米發電機為壓電納米發電機、摩擦電納米發電機或壓電和摩擦電混合納米發電機。

18.如權利要求16或17所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中所述α-螺旋多肽分子的濃度為0.1mM-10mM。

19.如權利要求16-18任一項所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中使用的溶劑選自水或有機溶劑，所述有機溶劑選自N，N-二甲基甲酰胺、三氟代乙醇、甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、二甲基亞砜等。

20.如權利要求16所述的方法，其特征在于所述自組裝反應時間為6-24小時。

21.一種制備權利要求4-15任一項所述太陽能生物制氫納米器件的方法，其特征在于包含以下步驟：

(1)使用如權利要求16-20任一項所述的取向α-螺旋多肽單分子膜的制備方法，在所述納米發電機的一個金屬電極上制備所述取向α-螺旋多肽單分子膜，并且所述成膜液中同時含有所述光致電子供體；

(2)將所述納米發電機中組裝有所述單分子膜的電極浸沒于含有所述氫化酶分子的水溶液中進行反應，從而將所述氫化酶分子固定在所述單分子膜的表面。

22.如權利要求21所述的方法，其特征在于所述成膜溶液中所述光致電子供體與所述多肽分子的摩爾濃度比為0.1-10。